DE933086C

DE933086C - Rotary furnace with recuperator chambers

Info

Publication number: DE933086C
Application number: DEST7402A
Authority: DE
Inventors: Folke Carl Evald Johansson; Bo Michael Sture Kalling
Original assignee: Stora Kopparbergs Bergslags AB
Current assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 1952-12-03
Filing date: 1953-12-01
Publication date: 1955-09-15

Description

Drehofen mit Rekuperatorkammern Bei vielen chemischen und hüttenmännis.chen Prozesseen, die bei hoher Temperatur ausgeführt werden müssen, ist das Erhitzen des Materials bis auf die notwendige Temperatur ein sehr wichtiger und oft der dominierende Teil des gesamten Wärmebedarfs. Dies ist auch der Fall bei Wärmeb:ehandlungen bei hohen Temperaturen. Jedoch kann die für das betreffende Verfahren bzw. die Wärmebehandlung notwendige Energie durch Nutzbarmachung des Wärmeinhalts des behandelten Materials ganz erheblich herabgesetzt werden. Dier Wärmeinhalt wird am besten ausgenutzt durch Übertragung auf das zu erhitzende Material in -einem Wärmeaustausüher. Wenn bei einer Wärmebehandlung genau die gleiche Menge an Material zu erhitzen wie abzukühlen ist und die Reaktionswärme gleich Null ist, dann würde es mittels eines wirksauren Wärmeaustausches möglich sein, lediglich diejenige Wärmeenergie hinzuzusetzen, welche notwendig ist, um die Wärmeverluste des Ofens. an die Umgebung infolge von Konvektion und Strahlung auszugleichen.Rotary kiln with recuperator chambers For many chemical and smelting men Processes that must be carried out at high temperature is heating of the material, down to the necessary temperature, is a very important and often the dominant one Part of the total heat demand. This is also the case with heat treatment high temperatures. However, this can be used for the relevant process or heat treatment necessary energy by utilizing the heat content of the treated material can be reduced quite considerably. The heat content is best used by Transfer to the material to be heated in a heat exchanger. If at heat treatment to heat exactly the same amount of material as to cool it down and the heat of reaction is zero, then it would by means of an effective acidic Heat exchange be possible to add only that heat energy, which is necessary to reduce heat losses from the furnace. to the environment as a result of convection and balance radiation.

Dieses Prinzip der Nutzbarmachung des Wärmeinhalts des behandelten Materials oder der Reaktionsprodukte, innerhalb oder außerhalb des Ofens ist in vielen Ofen und chemischen Apparaten zur Anwendung gekommen. In den meisten Fällen indessen wurden lediglich Reaktionsgase und FlüssigkeÜen benutzt, um Gase, Flüssigkeiten und feste Stoffe zu erhitzen, oder aber es wurden feste Reaktionsprodukte verwendet, um Gase oder Flüssigkeiten zu .erhitzen.This principle of harnessing the heat content of the treated Material or the reaction products, inside or outside the furnace, is in many ovens and chemical apparatus have been used. In most cases however, only reaction gases and liquids were used to convert gases and liquids and to heat solid substances, or solid reaction products were used, to heat gases or liquids.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reaktionsofen mit einem Wärmeaustauscher, der sich zum Wärmeaustausch zwischen fluiden Phasen und zwischen pulverförmigem oder kleinkörnigem festen Material eignet. Der erfindungsgemäße Ofen besteht aus einer Trommel, die sich um ihre Längsachse drehen kann, einer Wärmebehandlungskammer an einem Ende der Trommel und einer Anzahl von senkrecht zu der Längsachse angeordneten Wandungen am anderen Ende der Trommel, so daß dieses Ende der Trommel in eine Anzahl kleinerer Kammern ,aufgeteilt ist. Diese kleineren Kammern stehen abwechselnd miteinander derart in Verbindung, daß zwei parallele Systeme von Kammern vorhanden sind. Das Material kann dem Ofen durch das eine der beiden Systeme zugeführt und durch das andere System im Gegenstrom zu dem aufzugebenden Material ausgetragen werd. Die erste, dritte, fünfte usw. der besagten kleinerem Kammern, vom Ende des Ofens an gezählt, sind in geeigneter Weise miteinander verbunden, um das Bieschickungssystem zu bilden, und die zweite, vierte, sechste usw. der kleineren Kammern sind miteinander verbunden, um das Austragssystem zu bilden.The invention relates to a reaction furnace with a heat exchanger, who to Heat exchange between fluid phases and between powdery or fine-grained solid material is suitable. The furnace according to the invention consists of a drum that can rotate around its longitudinal axis, a heat treatment chamber at one end of the drum and a number of perpendicular to the longitudinal axis Walls at the other end of the drum, so that this end of the drum in a number smaller chambers. These smaller chambers alternate with one another so connected that there are two parallel systems of chambers. That Material can be fed to the furnace through one of the two systems and through the other system is discharged in countercurrent to the material to be fed. the first, third, fifth, etc. of said smaller chambers, from the end of the furnace counted, are connected in a suitable manner to the charging system to form, and the second, fourth, sixth, etc. of the smaller chambers are with each other connected to form the discharge system.

In der Zeichnung sind Beispiele einiger verschiedener Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Fig. i stellt einen Längsschnitt einer Aulsführungsform des Ofens dar; Fig. 2 zeigt :einen Längsscluntt einer zweiten Ausführungsform der Wärmebehandlungskammer zwecks Ermöglichung eines größeren Füllungs- bzw. Beschickungsgrades; ° Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach Linie III-III der Fig.2; Fig.4 zeigt in der Draufsicht eine Vorrichtung im Rekuperatorteil des Ofens zur Regelung des Füllungs- bzw. Beschickungsgrades; Fig. 5 ist ein Schnitt der in Fig. 4- dargestellten Vorrichtung von vorn gesehen.In the drawing are examples of some different embodiments of the invention shown. Fig. I shows a longitudinal section of an embodiment of the furnace; Fig. 2 shows: a longitudinal clunt of a second embodiment of the Heat treatment chamber to enable a greater degree of filling or loading; ° Fig. 3 shows a cross section along line III-III of Figure 2; 4 shows in the Top view of a device in the recuperator part of the furnace to regulate the filling or degree of loading; Figure 5 is a section of the device shown in Figure 4- seen from the front.

Die Figuren zeigen eine Trommel 2, welche im eine Wärmebehandlungskammer R, die auch eine Reaktionskammer sein kann, und in einen Wärmeau:stausch-(Rekuperativ-)Teil V unterteilt ist. Am Ende des Wärmeaustauschteils V befindet sich eine Speisevorrichtung mit -einem Einlauftrichter 4 und einer Speiseschnecke 6, sowie eine Awstragsöffnung 8 für das behandelte Material. Der WärmneaustauschteilV besitzt eine Reihe von Querwänden i o, welche den Teil V in eine große Anzahl kleinerer paralleler Kammern unterteilen. Diese kleineren Kammern stehen durch die Kanäle i z bzw. 14 abwechselnd miteinander in Verbindung und bilden dadurch zwei Systeme, welche miteinander in offener Verbindung stehen, und zwar geht das in die Wärmebehandlungskammer zu speisende Material durch das System "i", und das auszutragende Material verläßt den Ofen durch das System "u". Die Speiseschnecke 6 führt das Material der ersten Kammer 1z zu, und dieses Material fließt dann infolge der Drehung des Ofens nacheinander durch die Kanäle 12 und die Kammern i2, i3 usw. in die Wärmebehandlungskammner R und wird- ,alsdann nacheinander durch-die Kanäle 14 und die Kammern ,u1, u2, u3 usw. hindurch ausgetragen. Die Kanäle 12 und 14 sind längs des Umfanges der Trommel angeordnet. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, fließt das aufgegebene Material im Gegenstrom zu dem auszutragenden Material, wobei die Oberfläche des Materials in der Wärm:ebehandlungskammer R etwas niedriger ist als die Oberfläche in der ersten kleinen Kammer i, und die Oberfläche des Materials in der letzten kleinen Kammer u ist natürlich etwas niedriger als die Oberfläche des Materials in der Wärrnebehandlungskammier R. Während dieses Fließens im Gegenstrom findet ein sehr guter Wärmeaustausch statf, insbesondere wenn die Wände im Wärneaustauschteil des Ofens dünn sind. Das. ausgetragene Material gibt seine Wärme an das in den Ofen eintretende Material ab und verläßt daher den Ofen mit niedriger Temperatur.The figures show a drum 2 which is in a heat treatment chamber R, which can also be a reaction chamber, and into a heat exchange (recuperative) part V is divided. At the end of the heat exchange part V there is a feed device with -an inlet funnel 4 and a feed screw 6, as well as a discharge opening 8 for the treated material. The heat exchange part V has a number of transverse walls i o, which divide part V into a large number of smaller parallel chambers. These smaller chambers are alternating with one another through the channels i z and 14, respectively in connection and thereby form two systems, which are in open connection with each other stand, namely the material to be fed into the heat treatment chamber goes through the system "i", and the material to be discharged leaves the furnace through the system "u". The feed screw 6 feeds the material to the first chamber 1z, and this Material then flows through the channels one by one as a result of the rotation of the furnace 12 and the chambers i2, i3, etc. into the heat treatment chambers R and becomes-, then one after the other through the channels 14 and the chambers u1, u2, u3 etc. discharged. The channels 12 and 14 are arranged along the circumference of the drum. As from the As is clear from the description above, the fed material flows in countercurrent the material to be discharged, the surface of the material in the heat treatment chamber R is slightly lower than the surface in the first small chamber i, and the The surface of the material in the last small chamber u is of course a little lower as the surface of the material in the heat treatment chamber R. During this When flowing in countercurrent, there is very good heat exchange, in particular when the walls in the heat exchange part of the furnace are thin. That. discharged material gives off its heat to the material entering the furnace and therefore leaves the Low temperature oven.

In der dargestellten Ausführungsform sind die Kanäle 12 und i ¢ längs des Umfanges der Trommel um einen Winkel zueinander versetzt. Das ist nicht gerade notwendig, aber man erhält dadurch geringere Verluste durch Konvektion und Strahlung vom Ofen, und es wird dadurch möglich, in der Wärmebehandlungskammer eine reduzierende-Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Es ist zweckmäßig, die senkrechten Wände wellenförmig auszuführen, um den Wärmiedurchgang zu verbessern und die Koazstruktion stabiler zu machen. Zu' dem gleichen Zweck können die Wände mit angeschweißten Vorsprüngen versehen werden. Wärmeaustauschteil und Wärmebehandlungskammer sind in einer sich drehenden Trommel montiert und von der letzteren gut isoliert. Verbrennungsgase oder aus dem Prozeß herrührende Abgase können evtl. zentral durch dem Wärmeaustauscher oder zwischen Mantel und Isolierung hindurchgeführt werden, um deren Wärmeinhalt auszunutzen.In the embodiment shown, the channels 12 and i [are] longitudinal the circumference of the drum offset from one another by an angle. It's not exactly necessary, but this results in lower losses from convection and radiation from the furnace, and this makes it possible to have a reducing atmosphere in the heat treatment chamber maintain. It is advisable to make the vertical walls wave-shaped, to improve the heat transfer and make the coacstruction more stable. To' the walls can be provided with welded projections for the same purpose. The heat exchange part and the heat treatment chamber are in a rotating drum mounted and well insulated from the latter. Combustion gases or from the process Resulting exhaust gases can possibly be centrally through the heat exchanger or between Sheath and insulation are passed through in order to utilize their heat content.

I>ie Stirnwand der Wärmnebehandlungskammer gegenüber dem Wärmeaustauscher kann entweder geschlossen oder of6en sein. In beiden Fällen ist es möglich, Luft oder andere Gasgemische hineinzulassen und das Abgas zentral durch diese Stirnwand hindurch zu entfernen. Falls. gewünscht, können vom freuen Ende des Ofens auch Zusätze in flüssiger oder fester Phase, wie sie zur Regelung des Prozesses notwendig sind, eingeführt werden.The end wall of the heat treatment chamber opposite the heat exchanger can be either closed or open. In both cases it is possible to have air or to let in other gas mixtures and the exhaust gas centrally through this end wall remove through it. If. if desired, additions can also be made from the happy end of the oven in liquid or solid phase, as they are necessary to regulate the process, to be introduced.

Der Füllungsgrad des Ofens wird zweckmäßig reguliert durch Veränderung der Größe- der Austragsöffnung 8 in Fig. i. Der Ofen wird im allgemeinen mit horizontaler Längsachse aufgestellt, um welche Ofen und Wärmeaustauscher rotieren, aber es. ist möglich, wenn auch nicht notwendig, der Achse eine einstellbare Neigung zu geben, um den Füllungsgrad zu regeln.The degree of filling of the furnace is expediently regulated by changing it the size of the discharge opening 8 in FIG. The furnace is generally horizontal Longitudinal axis around which furnace and heat exchanger rotate, but it. is possible, if not necessary, to give the axis an adjustable inclination, to regulate the filling level.

Eine zweite Ausführungsform, welche für die Wärmebehandlungskammer und den Wärmeaustauscher einen größeren Füllungsgrad zuläßt, ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Der Apparat umfaßt zwei Platten 16 und 18, die sich im Abstand voneinander, parallel zueinander und zu der Achse des Ofens, von der Innenwandung des Wärmeaustauschteiles des Ofens aus erstrecken. Die Platten 16 und 18 :erstrecken sich nicht bis zu der Stirnwand 2o der Wärmebehandlungskammier, sondern lassen an der besagten Wand einen freien Durchtritt 22 frei. Zwischen den besagten Platten 16 und 18 befindet sich eine diagonale Platte 2q., die sich von der Wandung 2o aus erstreckt, aber nicht bis zu der Wandung des Wärmeaustauschteiles, wo sie vielmehr einen Durchtritt 26 frei läßt. Das aufgegebene Material gelangt zuerst auf die Platte 16, fällt dann auf die diagonale Platte 24 heirab und von dort auf die Platte 18, von wo es zu der Stirnwand 2o und darauf durch den Kanal i q. in die Kammer u1 gelangt.A second embodiment, which allows a greater degree of filling for the heat treatment chamber and the heat exchanger, is shown in FIGS. The apparatus comprises two plates 16 and 18 which extend at a distance from one another, parallel to one another and to the axis of the furnace, from the inner wall of the heat exchange part of the furnace. The plates 16 and 18: do not extend as far as the end wall 20 of the heat treatment chamber, but leave a free passage 22 on said wall. Between the said plates 16 and 18 there is a diagonal plate 2q. Which extends from the wall 2o, but not as far as the wall of the heat exchange part, where it rather leaves a passage 26 free. The deposited material first reaches the plate 1 6, then falls onto the diagonal plate 24 and from there onto the plate 1 8, from where it goes to the end wall 2o and then through the channel i q. enters the chamber u1.

Die FinG. q. und 5 zeigen ein weiteres. Verfahren zur Erhöhung der Materialmenge im Ofen mittels einer Führungsschiene 28 od. dgl., die in einem oder mehreren der Kanäle 12 oder i q. angebracht ist. Die Führungsschiene wird entweder so angeordnet, daß sie den Materialspiegel in der nächsten Kammer erhöht oder daß sie den Austrag des Materials verzögert.The FinG. q. and Fig. 5 show another. Procedure for increasing the Amount of material in the furnace by means of a guide rail 28 or the like several of the channels 12 or i q. is appropriate. The guide rail will either arranged so that it increases the material level in the next chamber or that it delays the discharge of the material.

Das Beheizen der Wärmebehandlungskammer kann in an sich bekannter Weise erfolgen, z. B. durch elektrischen Strom, durch Verbrennung von Brennstoffen, durch Dampf oder sonstige wärmeabgebende Mittel. Die Wärme kann, je nach der Art des Prozesses oder der Wärmebehandlung, der Kammer innen oder in dem die Kammer umgebenden Raum zugeführt werden.The heating of the heat treatment chamber can be known per se Be done, e.g. B. by electric current, by burning fuels, by steam or other heat-emitting means. The heat can, depending on the species the process or the heat treatment, the chamber inside or in which the chamber surrounding space.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Rotary furnace with recuperator chambers, characterized in that that the arranged at one end of the furnace by means of perpendicular to the longitudinal axis of the drum Walls separated recuperator chambers alternately with each other along the drum circumference extending channels are in communication such that there are two systems of which one is used for material supply and the second for material discharge.

2. Rotary kiln according to claim i, characterized in that the channels along the circumference the drum are offset from one another at an angle.

3. Rotary kiln according to claim i or 2, characterized in that fixed or adjustable guide rails in one or more of the channels between the recuperator chambers are present.